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Journées techniques
28 et 29 mai 2013
Gestion des sites et sols
pollués
Les substances volatiles : caractérisation, modélisation
des transferts, surveillance
Retour d’expérience des projets CITYCHLOR, FLUXOBAT et ATTENA
Mesure et interprétation des
perméabilités de sol et des flux vers l'air
intérieur à l'échelle d'un site atelier Sylvie TRAVERSE, Direction Recherche et développement BURGEAP
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Mesure in situ de la perméabilité au gaz du sol
> Pourquoi
- La perméabilité des sols sous bâtiment est un paramètre essentiel
à l’estimation des transferts vers l’air intérieur et au
dimensionnement des mesures de gestion
> Comment
- En laboratoire (K-eau) : mesure sur des carottes de sol et
interprétations granulométriques
- In situ (Kgaz) : essais de pompage limités généralement au
dimensionnement de venting
- bibliographie
2
Tab des perméa UCS
EPA, 2004
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Méthodes pour la mesure in situ
> Méthodes testées sur le site atelier
- Pompage en un puits et mesure de la dépression sur des piez-
air dans le rayon d’influence en régiment transitoire ou
permanent (méthode 1)
- Pompage et mesure de la dépression sur un même ouvrage en
régime permanent (méthode 2)
3
> Références
- Méthode 1
Protocoles et interprétations reconnus
(EPA 1991, Suthersan 1999, …)
- Méthode 2
Plusieurs guides des Etats Unis sur la thématique de l’intrusion de
vapeur recommandent la mise en œuvre de ces essais (DTSC,2011)
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Mises en œuvre sur le site atelier
> Essais en régime permanent
- Mesure des dépressions à distance du puits de pompage
(Remblais, limons et sables) pour des débits de 20 à 30 m3/h
- Mesure des dépressions sur le piez-airs en pompage pour des
débits de 0,03 à 0,3 m3/h
4
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Interprétation des dépressions – méthode 1
> Méthode 1
- 5 essais
- Rayons d’actions
faibles (<3m) donc peu
de points de mesures
exploitables possible
5
y = 0,1539ln(x) - 0,3478R² = 0,8694
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
1 10 100
dép
ress
ion
sta
bili
sée
(mB
ar)
Distance au puits de pompage (m) sur une projection en plan (x,y)
Essai de pompage pour détermination Kx sables
pompage en pza21 de 22 m3/h
Log. (pompage en pza21 de 22 m3/h)
Suthersan, 1999
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Interprétation des dépressions –méthode 2
6
> Méthode 2
- 16 ouvrages testés, 60 essais réalisés
- stabilisation rapide des dépressions
- Réponses cohérentes Q=f(dP)
DTSC, 2011
0
1
2
3
4
5
6
-200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0
Q (
l/m
in)
dP (Pa)
Dépression occasionnée pour différents débits de prélèvement
pza41 (0,3-0,6)
pza41 (0,3-0,6)-20marspza24 (0,3-0,6)
pza23 (0,9-1,3)
pza19 (0,3-0,6)
pza18 (0,9-1,3)
pza18 (0,9-1,3)-20marspza22 (2-2,5)-20marspza39 (2,2-2,7)-20marspza42 (0,9-1,3)
pza42 (0,9-1,3)-20marspza21 (3,2-3,7)
pza8 (3-3,7)
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Comparaison des deux méthodes
> Hétérogénéités d’un ordre de grandeur au sein d’un horizon
> Résultats comparables dans les sables
> Dans les remblais une possible sur-estimation par la méthode 2
(liée à des défauts d’étanchéités?)
7
1,0E-07
1,0E-06
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
1,0E-02
Perm
éab
ilit
é a
u g
az d
es h
oriz
on
s s
oll
icit
és (
m/s
)
remblais min
remblais max
limons min
limons max
sables min
sables max
mesure dP à distance-> 8,1,10-5 m/s
pza24 mesure dP à distance-> 2,6 à 4,3,10-5 m/s
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Mesures de perméabilité in situ - conclusions
8
> Intérêts de la mesure in situ
- Mesure d’un paramètre majeur (interprétation, modélisation,
dimensionnement des mesures de gestion)
> Points d’attention
- Bonne étanchéité des ouvrages et des piquages
- Mesures sur des sols nus :
a) variations temporelles du fait de l’évolution du profil de
saturation en eau
b) possible alimentation depuis l’atmosphère
> Recommandation
- À mettre en œuvre sur les sites bâtis a minima
avantages inconvénients
Méthode 1
Essai de pompage
- intégration spatiale
- effets de puits négligeables
- matériel nécessaire plus
lourd
Méthode 2
essai de puits
- rapidité des essais
- matériel nécessaire moins
lourd
- effets de puits possibles
-étanchéité délicate
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Mesure du flux à l’interface dalle – air intérieur
9
> Objectifs
- Discrimination des zones de transfert vers l’air
- Aide à l’interprétation des mesures dans l’air et au
dimensionnement de mesures de gestion
- Calage des modélisations des transferts
> Protocoles existants (chambres statiques)
- EPA, 1985
- MF M60-678
- Jellali, 2000
> Différentes géométries et
méthodes
- Chambre à flux dynamique
- Chambre à flux statique
Chambre à flux statique INERIS
Air intérieur
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Stratégie d’échantillonnage
10
> Méthode et fréquence
- Mesures au PID en recirculation
(5 à 15 minutes par point)
- Débit 0,5 l/min
- Absence d’isolation en pourtour
- 2 Période de mesures en situation
contrastées le jour suivant les
mesures dans l’air intérieur
Isoconcentrations en PCE (m/m3) modélisés (0,3-0,6 m sous dalle)
Rouge – profil humide
Bleu – profil sec
> Objectif d’estimation des transferts
y = 0,0006xR² = 0,9984
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 100 200 300 400 500 600 700
Conc
entr
atio
n da
ns la
cha
mbr
e à
flux
(ppm
is
obut
ylèn
e)
temps (s)
> Plan d’échantillonnage
- cartographie des conc° sous dalle
- Identification des fissures
- Maillage de 1,5*1,5
- Soit 72 mesures (1 journée)
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Flux mesurés en mars & juin 2012
11
1,1
0,4
2,6
1,1
0,42
0,050
0,5
1
1,5
2
2,5
3
mars-12 avr.-12 mai-12 juin-12
Dé
bit
ma
ssiq
ue
en
PC
E d
éd
uit
de
s m
esu
res d
e
ch
am
bre
à f
lux
(g
/j)
période de mesure
Débit massique - ensemble de l'atelier (LQ=0)
Débit massique - ensemble de l'atelier (prise en compte des LQ)
Débit massique sur la maille 58
<8,0E-02 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <4,0E-02 <1,0E-01
<1,4E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,0E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <6,0E-02
<1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01
<1,2E-01 <8,0E-02 <1,2E-01 <1,2E-01 2,3E-01 <1,2E-01 <8,0E-02 <1,2E-01 <1,2E-01
<8,0E-02 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,0E-01
<1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 7,3E-01 <1,2E-01 <1,4E-01 <1,2E-01 <1,2E-01
<1,2E-01 2,1E+00 4,4E-01 1,6E+00 <1,2E-01 <1,2E-01 <1,0E-01 <1,2E-01 <1,2E-01
<1,2E-01 <4,0E-02 3,9E-01 <1,2E-01 <1,2E-01 <6,0E-02 <1,4E-01 <1,2E-01 <6,0E-02
<6,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02
<6,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 1,4E-01 <5,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02
<6,0E-02 <5,0E-02 <5,0E-02 9,9E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02
<6,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02
<6,0E-02 <5,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <6,0E-02 7,6E-02 <6,0E-02 <6,0E-02
<5,0E-02 <5,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 3,0E-01 <6,0E-02 <6,0E-02 7,8E-02 <6,0E-02
<5,0E-02 2,5E-01 3,6E-01 2,0E-01 <6,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02 <6,0E-02 <5,0E-02
<6,0E-02 <6,0E-02 2,3E-01 <6,0E-02 1,5E-01 <6,0E-02 <6,0E-02 6,2E-02 <5,0E-02
Mars 2012 juin 2012
> Situations contrastées par maille - Mars 2012 <0,12 à 2,1 µg/m²/s - Ʃ(g/j) = 1,1-2,6
- Juin 2012 <0,06 à 0,36 µg/m²/s - Ʃ(g/j) =0,4-1,1
- Ecarts entre saison * 1,2 à *10 (Ʃ *2,4)
> Mise en évidence des hétérogénéités
de la dalle
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Influence des conditions atmosphériques
12
-1
0
1
2
3
4
5
maille 25-1 maille 25-2 maille 25-3 maille 36-1 maille 36-2 maille 60-1 maille 60-2 maille 57
Diff
éren
ce d
e pr
essi
on (P
a)
maille de mesure
P(air des sols) - P(air intérieur)
P(air des sols) - P(chambre à flux)
P(chambre à flux) - P(air intérieur)
> Vérification de la nature du flux mesuré
- Mesure des dépressions
Bâtiment – chambre – air des
sols
- Pression dans la chambre
proche de celle dans le bâtiment
- Flux mesuré intégrant une part
convective
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1006
1008
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1012
1014
1016
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1020
1022
1024
1026
2/3
/12
6:0
0
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00
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00
3/3
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0:0
0
3/3
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0
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00
3/3
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0:0
0
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0
5/3
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0
5/3
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12:
00
5/3
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00
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0
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0
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12:
00
6/3
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00
7/3
/12
0:0
0
7/3
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6:0
0
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00
7/3
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0
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0
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00
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9/3
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0
9/3
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0
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12:
00
Tem
pé
ratu
re (
°C)
et
ven
t (d
m/s
)
Pre
ssio
n a
tmo
sph
éri
qu
e (
hP
a)
données météo campagne de mars 2012
Pression relative (hPa)
température intérieure (°C)
température extérieure (°C)
vent
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
992
994
996
998
1000
1002
1004
1006
1008
1010
1012
03
/06
/20
12
18
:00
04
/06
/20
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00
:00
04
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12
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:00
04
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12
:00
04
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/20
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18
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:00
05
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:00
05
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/06
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:00
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07
/06
/20
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:00
07
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/20
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:00
07
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:00
08
/06
/20
12
00
:00
08
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/20
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:00
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:00
08
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/20
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09
/06
/20
12
00
:00
09
/06
/20
12
06
:00
Te
mp
éra
ture
(°C
) e
t v
en
t (d
m/s
)
Pre
ssio
n a
tmo
sph
éri
qu
e (
hP
a)
Données météo campagne de juin 2012
pression relative (hPa)
température intérieure (°C)
température extérieure (°C)
vent
Journées techniques 28 et 29 mai 2013 Gestion des sites et sols pollués S. Traverse - FLUXOBAT
Intérêts et limites des mesures de flux
> Intérêts
- Complémentarité forte avec les mesures de concentrations (aide
à l’établissement du lien de causalité)
- Mesure des flux effectifs vers l’atmosphère et l’air intérieur
- Mesure non intrusive et rapide permettant de cartographier les
zones d’impact en surface (screening)
> Limites
- Forte sensibilité aux conditions météorologiques
- En intérieur les passages préférentiels tels que les fissures de
retrait ou passages de canalisation ne peuvent être mesurées
> Points d’attention
- Définition d’une stratégie au préalable (période, méthode,
nombre,…)
- Nécessité de connaître les paramètres météorologiques
-
13